Что головка блока. Головка блока цилиндров

Головка блока цилиндров (ГБЦ) двигателя современного автомобиля это достаточно сложный узел. Её предназначение заключается не только в том, чтобы служить крышкой для цилиндров мотора, она является своего рода базой, на которой установлены детали газораспределительного механизма, впускной и выпускной коллекторы, . Также в ней выполнены каналы для и моторного масла, для подвода топливной смеси к впускным клапанам и удаления выпускных газов.
Как правило, головка изготавливается из алюминиевого сплава, но некоторые её детали, например, направляющие втулки и сёдла клапанов, запрессованные в корпус ГБЦ, делаются из стальных сплавов.

Головка блока цилиндров (ГБЦ) двигателя ВАЗ 21083

Головка блока цилиндров служит не только крышкой для цилиндров мотора, но и своего рода базой, на которой установлены различные узлы и детали двигателя.

На фото 1 – головка блока цилиндров в сборе с крышкой двигателя ВАЗ 21083. Штуцер в крышке, который вы видите, соединяется патрубком с сапуном. Это сделано для того, чтобы очистить картерные газы, поступающие далее во впускной коллектор, от масла.
Сняв клапанную крышку, вы получаете доступ к деталям ГРМ (фото 2). Обратите внимание, что нижняя часть корпуса подшипников скольжения распредвала выполнена единым изделием с корпусом головки блока, верхняя же состоит из двух частей. подаётся через масляные каналы, сделанные в корпусе головки.
На фото 3 изображена ГБЦ ВАЗ 21083 со стороны поверхности, сопрягаемой с верхней плоскостью блока цилиндров.
Подача топлива и выпуск отработанных газов из цилиндров происходит благодаря своевременному открытию впускных и выпускных клапанов, установленных также в головке блока цилиндров. Рабочие кромки клапанов и их сёдел выполнены из жаропрочной стали, так как работают они непосредственно в камере сгорания.

Учитывая высокое давление и температуру, возникающие в процессе работы двигателя, особые требования выдвигаются к уплотнительной прокладке под головку блока цилиндров (фото 4). Её изготавливают из асбеста, армированного металлом.
Следует отметить, что прокладка под головку блока – одноразовая, так как при установке она «усаживается», что делает её повторное использование невозможным.

Прокладка под головку блока цилиндров – одноразовая, так как при установке она «усаживается», что делает её повторное использование невозможным.

Использование прокладки под головку блока сомнительного происхождения – нежелательно, так как даже незначительное изменение толщины прокладки ГБЦ может отрицательно сказаться на мощности двигателя. Особенно это касается дизелей, когда .
Для того, чтобы обеспечить герметичность цилиндров и каналов в местах стыковки головки и блока, требуется соблюдать не только усилие затяжки болтов головки блока цилиндров, но и очерёдность, то есть порядок.
Эта информация обязательно указывается в руководстве по ремонту авто.

Неисправности ГБЦ

Наиболее распространённой причиной замены ГБЦ является появление трещин в корпусе или нарушение формы привалочной плоскости головки в результате перегрева.

В том случае, если налицо незначительное искривление поверхности головки, дефект устраняется шлифованием поверхности. Качественный ремонт трещин в головке блока цилиндров невозможен в гаражных условиях. Попытки заполнить трещины составами типа «холодной сварки», как правило, малоэффективны из-за того, что материалы, которыми заполняются трещины, имеют отличающийся от сплава головки коэффициент температурного расширения.

Замена прокладки ГБЦ

При замене прокладки ГБЦ требуется соблюдать не только усилие затяжки болтов головки блока цилиндров, но и очерёдность их затяжки.

Зачастую автомобилисты сталкиваются с необходимостью замены прокладки ГБЦ, вследствие её прогорания. Такой ремонт вполне доступен, разумеется при наличии необходимых инструментов и информации, касающейся момента и порядка затяжки болтов головки блока цилиндров.
Наиболее характерными признаками прогорания прокладки являются повышенная дымность выхлопа, когда и выбрасывание ОЖ в расширительный бачок. К тому же мотор будет перегреваться, а его мощность значительно снизится.
Если вы впервые меняете прокладку ГБЦ, то вам понадобится динамометрический ключ – для контроля момента затяжки. Болты головки блока цилиндров изготавливаются из стали, имеющей высокий предел прочности на разрыв, но риск оборвать их всё же есть. Поэтому даже мастера со стажем всегда используют динамометрический ключ при проведении работ по замене прокладки ГБЦ.

Многие называют двигатель сердцем автомобиля. По сути, это так и есть. Именно мотор приводит в действие автомобиль. ДВС - самый дорогой агрегат в любой машине. Состоит данный узел из нескольких компонентов. Помимо навесного оборудования, здесь есть блок и головка цилиндров. Каждая деталь имеет свое устройство и назначение. И сегодня мы рассмотрим, что такое ГБЦ в машине, и почему автомобиль может не заводиться после замены ее прокладки.

Характеристика

ГБЦ расшифровывается как цилиндров. Это один из самых ответственных узлов в двигателе автомобиля.

Именно ГБЦ отвечает за контроль сгорания топлива, а также за отвод отработавших газов.

Материал

На протяжении долгих лет головка изготавливалась из того же материала, что и блок. Это был чугун. Но с 80-х годов на смену чугуну пришел алюминий. Именно из этого материала изготавливают 90% всех головок.

Но не на всех моторах имеется возможность использования алюминиевых ГБЦ. Причина заключается в высоким температурном режиме, при котором возможна деформация и термическая усадка металла. Поэтому на таких двигателях до сих пор используется чугунная ГБЦ.

Устройство

Конструктивно данный узел объединяет в себе:

• Картер. Это корпус головки блока.
• Свечи зажигания. Для них в головке предусмотрены специальные отверстия с резьбой. Свечи учавствуют в воспламенении топливной смеси. На дизельных двигателях таковые отсутствуют.
• Форсунки. Предназначены для подачи топлива под давлением.
• Механизм газораспределения. Он состоит из шкивов, (может быть несколько) и клапанов. Последние разделяются еще на два типа. Так, существуют впускные и выпускные клапана ГБЦ. Что такое в машине клапана? Данные элементы отвечают за своевременный впрыск топлива и отвод газов из камеры, которые образуются после воспламенения смеси.
• Камеру сгорания. Для каждого цилиндра предусмотрена своя. Ее объем может быть разным, в зависимости от конфигурации ГБЦ.

Между корпусом головки (что такое ГБЦ в машине, мы уже выяснили) и блоком обязательно размещается прокладка из асбеста. Также в конструкции головки есть несъемные детали. Они устанавливаются методом горячего прессования в картер ГБЦ. Что это такое в машине? Несъемные детали - это седла клапанов. Устанавливаются в месте, где головка блока контактирует с закрытым впускным или выпускным клапаном. Седла являют собой массивное стальное кольцо с коническим профилем. При их неисправности, необходимо использовать специнструмент для замены. В домашних условиях такая операция не производится.

Как устанавливается

ГБЦ накладывается на блок цилиндров двигателя сверху. Крепится она при помощи длинных болтов, либо же шпилек с резьбой. Поскольку посадочная площадь большая, при установке соблюдается очередность затягивания болтов. Это позволит исключить деформации конструкции и возможные пробои, а также прорыв газов.

Отметим, что на рядных силовых агрегатах ГБЦ покрывает весь блок. А на V-образных моторах для каждого ряда предусмотрена своя головка. Но вне зависимости от типа компоновки блока цилиндров, между головкой и ним устанавливается армированная прокладка. Что такое прокладка ГБЦ в машине? Это уплотнительный элемент. Прокладка изготовлена из твердого огнеупорного материала, который препятствует смешиванию охлаждающей жидкости с отработавшими газами и маслом. Устанавливается такая деталь на всех двигателях внутреннего сгорания. Исключение составляют лишь некоторые спортивные ДВС. Здесь головка шлифуется настолько ровно и гладко, что ее контуры полностью совпадают с блоком цилиндров.

После замены прокладки ГБЦ машина не заводится

Иногда бывает, что данный элемент теряет герметичность. Простыми словами, прокладка прогорает. В таком случае при заводе двигателя машина дымит. После замены прокладки ГБЦ все должно вернуться восвояси. Но если неправильно выставить метки то машина и вовсе может не завестись. А ведь при замене или ремонте головки блока вы обязательно столкнетесь с таким механизмом, как ГРМ. Он приводится в действие ремнем или цепью. Крутящий момент исходит от коленчатого вала двигателя. Производя демонтаж ремня или цепи, следует обязательно пометить места нахождения шкивов. При установке привода важно соблюдать точность выставления меток. Малейшее отклонение может стать причиной того, что после замены ГБЦ машина не заводится.

Более серьезный исход - сбой фаз газораспределения. Это чревато гнутыми клапанами и поврежденными поршнями. Прокрутив стартером лишь раз, можно влететь на крупную сумму ремонта.

Как решить проблему

Рассмотрим процесс выставления меток на примере автомобиля ВАЗ-2109. Для работы нам нужен хороший фонарик, шлицевая отвертка, а также ключи на 17 и на 19. После установки натяжного ролика ремня привода ГРМ нужно провернуть шкив распределительного вала. Крутить его нужно до тех пор, пока метка не совпадет с планкой, что находится на блоке ДВС. После этого оставляем распредвал в покое.

Переходим на коленчатый вал. Здесь тоже имеются свои метки. На этот вал нужно наживить болт. Так быстрее выставляются метки. Следует прокрутить вал до тех пор, пока они не станут в вертикальном положении. Далее вынимаем резиновую заглушку в картере сцепления. После этого нам откроется доступ к маховику. Зачем он нам нужен? Здесь тоже есть метка, которая в идеале должна совпадать с прорезью планки, что крепится к блоку цилиндров. Если эти обозначения совпадают, значит, мы правильно выставили положение элементов ГРМ. После этого можно смело устанавливать ремень. Сперва он надевается на шкив коленчатого, а далее распределительного вала.

В заключение

Итак, мы выяснили, что такое ГБЦ в машине. Головка блока - весьма ответственный узел в любом двигателе. При малейших ее неисправностях, возникают проблемы с работой всего силового агрегата. Если в двигателе пробита прокладка, не стоит медлить с заменой. Иначе газы проникнут в систему охлаждения и смешаются с тосолом. А последний попадет в камеру сгорания, из-за чего при работе двигателя из выхлопной пойдет густой белый дым.

Головка блока цилиндров является основным конструктивным узлом автомобильного двигателя. Неполадки в ее работе могут привести к серьезным последствиям, вплоть до капитального ремонта мотора. Подробнее об этом устройстве вы сможете узнать из данной статьи.

[ Скрыть ]

Понятие ГБЦ

Что такое ГБЦ в машине, что являет собой расшифровка данного устройства? ГБЦ или головка блока цилиндров является неотъемлемой частью силового агрегата. Это устройство предназначено для контроля процесса сгорания топливовоздушной смеси в силовом агрегате, а также выводе отработавших газов. ГБЦ — это крышка силового агрегата, которая монтируется сверху непосредственно блока. Этот узел может быть выполнен из сплава алюминия либо легированного чугуна.

После процедуры завершения литья при производстве автомобилей ГБЦ проходит процесс искусственного старения, это происходит для удаления остаточного напряжения из устройства. Если автомобильный мотор однорядный, то в нем применяется одна ГБЦ. Если речь идет о W-образных агрегатах, в этом случае для каждого ряда цилиндров будет применяться отдельная ГБЦ. Нижняя часть конструкции более широкая, это нужно для надежной фиксации узла на агрегате. С целью уплотнения блока с ГБЦ в автомобиле применяется уплотнительный компонент — прокладка (видео снято и опубликовано каналом Теория ДВС).

Установка и крепление устройства на моторе осуществляется благодаря направляющим штифтам, которые фиксируют ГБЦ на двигателе. Штифты на головке закручиваются в определенном порядке, который определяется для каждой марки авто, причем особо важным является и момент затяжки устройства. Для затяжки применяется динамометрический ключ, который определяет этот момент — если вы будете закручивать штифты силой, не соблюдая момент, есть вероятность повреждения устройства. Деформация данной конструкции станет причиной необходимости ее замены.

Конструктивные особенности ГБЦ

Ранее ГБЦ изготовлялись из чугуна, но сегодня этот материал не используется для производства. Чугунные головки до сих пор установлены на многих автомобилях. Использование этого материала обусловлено тем, что чугунные ГБЦ лучше работают в условиях жестких температур. Чугунные головки лучше справляются с сильной жарой и пониженными температурами, а алюминиевые устройства больше подвержены усадке и деформации при работе в таких условиях (Александр Скрипченко).

Одним из важных элементов ГБЦ авто считается прокладка, которая выполняется из армированного асбеста. Благодаря использованию этого материала прокладка позволяет справляться со своими задачами при повышенных температурах, а также выдерживает высокое давление. Прокладки, выполненные из асбеста, позволяют обеспечить хорошую герметичность магистралей системы охлаждения, камеры сгорания и масляного провода.

Ниже приведены основные составляющие ГБЦ автомобильного двигателя:

1. Прокладка.
2. Газораспределительный механизм.
3. Картер двигателя. На картере находятся все элементы и узлы устройства, в том числе каналы системы охлаждения и маслопривода. Здесь находится и камера сгорания.
4. Технологические разъемы для установки форсунок либо свечей.
5. Сама камера сгорания. Этот узел используется для обеспечения процедуры возгорания топливовоздушной смеси двигателя.
6. Привод газораспределительного механизма.
7. Посадочные места резьбовыми отверстиями. В них устанавливаются коллекторы — впускной и выпускной.

Клапаны, имеющиеся на ГБЦ, устанавливаются в одном ряду на конструкции. Клапаны устанавливаются под углом, составляющим 20 градусов. Конструктивные особенности в различных авто, особенно современного производства, могут отличаться, однако обычно клапаны находятся в одном ряду.

В передней части головки блока цилиндров находится технологическая поверхность для монтажа цепного привода ГРМ, а также натяжителя ремня или цепи ГРМ. Камеры сгорания автомобильного мотора монтируются плотно к самому блоку цилиндров, для обеспечения надежного прилегания они механически обрабатываются. Что касается габаритов, то площадь камер сжатия будет более низкой, чем габариты днища у поршней. Это позволяет в конечном итоге улучшить процесс сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя.

На левой стороне головки блока располагаются 4 технологических отверстия, в которые устанавливаются свечи либо форсунки двигателя. С другой стороны находится фланец, на него монтируются коллекторы. В непосредственной близости с фланцем располагаются магистрали системы охлаждения, по ним циркулирует хладагент. Сверху головки блока располагаются технологические отверстия, в них монтируются направляющие элементы, опоры шайб, подшипниковые устройства распредвала. Также на верхней части монтируется крышка, фиксирующаяся с помощью штифтов.

На ГБЦ устанавливаются и несъемные элементы:

• седла клапанов, использующиеся для обеспечения герметичности ГРМ;
• направляющие элементы клапанов.

Несъемные элементы монтируются путем прессовки в структуру головки блока. Процесс демонтажа и замены этих устройств выполняется с применением термического оборудования и инструментов, которые можно найти на специализированных станциях ТО. В домашних условиях их замена будет невозможной.

Головка цилиндров большинства бензиновых двигателей изготавливается из алюминиевого сплава. Алюминиевый сплав имеет преимущества в том, что он легче, чем чугун и обладает лучшими характеристиками теплопроводности, благодаря чему его легче охлаждать. Однако, он имеет некоторые недостатки, такие как легкая повреждаемость и более высокое тепловое расширение.

ВНИМАНИЕ!

При ремонте головки цилиндров следует обращать внимание на следующее.

Будьте осторожны, чтобы не поцарапать или иначе не повредить поверхности головки цилиндров, к которым прилегают прокладка головки блока и прокладка коллектора,

Болты головки цилиндров должны затягиваться на холодном двигателе, заранее определенным методом, в надлежащей последовательности с приложением указанного момента затяжки. Есть два метода затяжки - обычный метод и метод затяжки в области пластической деформации.

Рис. 1 - Устройство головки блока цилиндров.

Клапаны и сопряженные с ними детали

1. Клапан

Клапаны изготавливаются из специальной стали, потому что они подвергаются воздействию высоких давлений и температур. Клапан всегда поджимается в направлении закрытия усилием пружины, а когда на него действует усилие от распределительного вала, клапан движется вниз внутри направляющей втулки клапана в головке цилиндров, чтобы открыть впускной или выпускной канал. Обычно диаметр тарелки впускного клапана немного больше, чем выпускного клапана.

Для того, чтобы обеспечить хорошее уплотнение между клапаном и седлом клапана, угол конуса клапана составляет обычно 44,5° или 45,5°.

Рис. 2 - Клапан.

2. Пружина клапана

Пружина клапана применяется для закрытия клапана. У большинства двигателей устанавливается одна пружина на клапан, но на некоторых двигателях применяются две пружины на клапан.

Чтобы предотвратить отрыв клапана от толкателя, когда двигатель работает на высоких оборотах, используются пружины с неодинаковым шагом или двойные пружины.

Рис. 3 - Виды пружин клапанов.

ВНИМАНИЕ!

Отрыв клапана от толкателя вызывается работой пружины клапана, не связанной с работой кулачка. Отрыв клапана появляется, когда двигатель работает при частоте вращения выше максимально допустимой. Он не только вызывает ненормальный шум двигателя, но и является причиной удара поршня по клапану, что может привести к повреждению этих деталей. Пружины с неодинаковым шагом асимметричного типа устанавливаются витками с более широким шагом вверх.

Седло клапана запрессовывается в головку цилиндров. Когда клапан закрывается, тарелка клапана плотно прилегает к седлу клапана, чтобы поддерживать герметичность камеры сгорания. Седло клапана также отводит тепло от клапана к головке цилиндров для охлаждения клапана. Так как седло клапана подвергается воздействию горячих отработавших газов и повторяющимся контактам с клапаном, оно изготавливается из специальной стали, имеющей высокие тепло- и износостойкость.

Рис. 4 - Седло клапана.

ДЛЯ СПРАВОК Седло клапана обычно имеет форму конуса 45°, чтобы соответствовать форме конуса клапана. Ширина рабочей фаски седла клапана обычно составляет от 1,2 до 1,8 мм. Чрезмерная ширина рабочей фаски седла клапана вероятно будет вызывать проникновение углерода между клапаном и седлом, хотя эффект охлаждения будет высоким. Если она слишком узкая, будет улучшаться герметичность, но эффект охлаждения будет снижаться.

Направляющая втулка клапана обычно изготавливается из чугуна и запрессовывается в головку цилиндров. Направляющая втулка клапана направляет клапан так, что его рабочая поверхность правильно прилегает к седлу клапана. Сопряженные поверхности стержня клапана и направляющей втулки клапана смазываются моторным маслом. Чтобы предотвратить попадание большого количества моторного масла в камеру сгорания через зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой, в верхней части направляющей втулки клапана предусматривается масляное уплотнение.

Неплавное движение или заедание стержня клапана в направляющей втулке клапана называется "заеданием клапана". Оно появляется, когда зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой клапана слишком мал или когда они недостаточно смазываются.

Если масляное уплотнение стержня клапана разрушается или затвердевает, или если зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой клапана чрезмерный, моторное масло будет попадать в камеру сгорания. Это масло будет сгорать в камере сгорания и выбрасываться через выхлопную трубу. Как результат, будет увеличиваться расход моторного масла.

Обычно масло легче попадает в камеру сгорания через впускной клапан.

5. Механизмы поворота клапана.

На некоторых двигателях вместо тарелок пружин клапанов применяются механизмы поворота клапана.

Механизм поворота клапана поворачивает клапан, тем самым предотвращая неплотное прилегание к седлу клапана, вызываемое соединениями свинца или нагаром, отлагающимися на рабочей поверхности клапана при сгорании этилированного бензина.

Обычно механизмы поворота клапана устанавливаются на выпускных клапанах.

Механизм поворота клапана состоит из корпуса механизма, спиральной пружины, плоской пружины и замка.

Кольцеобразная спиральная пружина устанавливается в канавку в корпусе механизма и слегка сплющивается плоской пружиной при установке пружины клапана.

Рис.5 - Механизм поворота клапана

Рис. 6 - Работа механизма

Когда клапан открывается, пружина клапана сжимается и ее усилие становится большим. Это заставляет наружную часть плоской пружины слегка изгибаться вверх, при этом спиральная пружина сплющивается еще больше. Это, в свою очередь, заставляет поворачиваться корпус механизма.

В это время точка А скользит, но точки В и С не скользят.

Когда клапан закрывается, то есть, когда пружина клапана расширяется, усилие пружины клапана ослабевает.

Изгиб плоской пружины поэтому становится меньшим и спиральная пружина возвращается в свое первоначальное состояние. Это вызывает скольжение в точках В и С, тогда как в точке А скольжение не происходит. Поэтому корпус механизма поворота остается в том же положении, как и при открытом клапане.

Тойота Мотор Корпорэйшн

Головка блока цилиндров - это важнейшая деталь для каждого современного укомплектовываются абсолютно все силовые установки, будь это дизельный автомобиль или бензиновый. Конечно, различия между ними есть - и вид топлива, однако устройство и принцип работы головки блока от этого не изменяются. Поэтому сегодня мы разберем общую конструкцию данного элемента.

и принцип работы

Несмотря на свою важность в работе двигателя, головка блока цилиндров имеет вполне простую конструкцию. Данный механизм состоит из таких частей, как:

• клапаны газораспределения, а именно впускной и выпускной;
• свечи зажигания (в случае с бензиновым) либо форсунки (в случае с дизельным двигателем);
• блок камеры сгорания топливно-воздушной смеси.

Исходя из фото, предоставленного в самом начале статьи, мы видим, что представляет собой конструктивную часть двигателя (по сути, большую алюминиевую крышку) с запрессованными седлами клапанов и направляющими втулками. Следует отметить, что оси этих деталей должны полностью совпадать друг с другом, иначе в противном случае весь кривошипно-шатунный механизм выйдет из строя.

Головка ДВС и блок конструктивно соединяются между собой при помощи специальной огнеупорной сталеасбестовой прокладки. Последняя исключает возможность выхода газов через место соединения устройств и потерю компрессии. Следует отметить, что данная прокладка, несмотря на свою примитивную конструкцию, очень важна для автомобиля. В случае потери ее герметизационных свойств может ухудшиться работа всего двигателя. Вначале произойдет явление компрессии, мотор потеряет свою мощность, а затем и вовсе может прекратить работу. Тяга автомобиля прекращается из-за несанкционированного выхода газов из камеры. А учитывая то, что внутри ДВС образуется высокая степень сжатия (порядка 2 тысяч атмосфер на дизельных и 100 на бензиновых моторах), потеря мощности может быть существенной.

Головка блока цилиндров (ГАЗель 3302 в том числе) также входит в состав КШМ, поэтому ее взаимосвязь с двигателем является непосредственной.

Особенности технического обслуживания

Каждая деталь, какой бы надежной она ни была, рано или поздно подвергается износу, несмотря на то что головка блока цилиндров (ВАЗ-2110 в том числе) может прослужить от 200 до 400 тысяч километров. Это не исключает возможности ее деформации и износа ранее. Как правило, это происходит вследствие частого но ГБЦ может сломаться и по причине несвоевременной замены прокладки. Поэтому, чтобы головка блока прослужила как можно дольше, во-первых, не перегревайте мотор и не пытайтесь охлаждать его водой сверху. Во-вторых, регулярно меняйте и проверяйте состояние прокладки. То же самое относится и к крепежным болтам. Далее не забывайте о сезонной чистке клапанов впускного и выпускного такта он нагара. При соблюдении этих простых советов ваш двигатель прослужит долго и без всяких поломок.